地面数字电视信号定位系统的应用研究分析
地面数字电视信号定位系统的应用研究分析 摘要：一般情况下，GPS卫星少于4颗无法定位。地面数字电视信号与GPS结合 的定位系统是一种利用借助地面数字电视信号，实现了恶劣环境定位操作。一般 GPS超过4颗时，就可以借助数字地面电视信号改善GOOD，进而提高定位精确度。本文主要介绍了系统工作原理，借助计算机等先进技术实现了地面数字电视信号 模拟和单点及多点移动定位，提高了定位精度。
关键词：地面数字；
电视信号；
GPS定位系统 GPS是一种应用较广的定位系统，可以在全球范围内实现定位，方便了人 们的日常工作。但是其具有抗干扰能力差和接受功率低下等缺陷，尤其在恶劣环 境下，会受到卫星定位个数的影响，所以必须实现地面数字电视信号和GPS结合 的定位系统，利用数字电视提供的多种信号完成定位。
一、概述 随着科学技术的发展，人们对GPS系统也提出了较高要求。但是由于其接 受功率低，而且抗干扰能力差，影响了GPS的发展。由于地面信号的功率较高， 而且电视塔位置恒定，已经成为定位的理想选择。GPS与地面数字电视信号结合 的定位系统，可以及时避免GPS定位存在的问题，实现了精确定位。本次主要对 地面数字电视信号与GPS相结合的定位系统距离、如何获得地面信号等问题进行 探讨，结合PN序列和接收信号等确定出帧头位置，得到信号帧时间，然后结合 地面数字电视帧和自燃时间等确定电视信号发射时间。
二、了解地面数字电视信号帧的结构 中国地面数字电视标准可分为信号帧、日帧、超帧和分帧四层结构。日帧 以公立日为周期，进行周期性循环，由144分帧组成，表示为24小时。在北京时 间00:00:00时，日帧复位，开始新帧。超帧时间长度定义为125ms，8个超帧为一 秒；
分帧长度为一分钟，由480个超帧组成，可以及时进行GPS时间校准。PN序 列是帧头的主要部分，可以进行同步和信道评估。帧体由36个符号系统信息与 3744个符号数据组成。从符号率角度分析，帧头与帧体相同，均为7.56兆符号/ 秒。模式一帧头有420个符号组成，由前同步、PN255序列和后同步组成。超帧 中有225个信号帧，可以利用不同相位的PN信号作为信号帧识别符。模式二由596 个符号和一个PN595序列组成。一个超帧中包含216个信号帧。每个超帧中各个信号帧帧头均为相同PN序列。模式三与模式二类似，由945个符合组成，一个前 同步、一个后同步及一个PN511序列。其中前后同步均由长度为217的符号组成。
三、分析系统工作原理 （一）系统模型分析下图1中给出了地面数字电视信号与GPS组合定位系 统模型。用户在A位置上可看到4颗或以上卫星，接收机主要接受来自GPS卫星和 电视塔地面数字电视信号，电视塔主要辅佐卫星方位，提高了定位精确度。但用 户站在B位置时，受楼层遮挡，不能看到4颗以上卫星时，可以联合地面数字电 视信号与GPS完成定位，提升GPS定位精度，解决GPS定位问题。图1地面数字电 视信号与GPS结合的定位系统模型构建实际分析时，可以将电视塔到接收机的距 离理解为GPS伪距。电视塔和接收机距离，只需确定地面数字电视信号到电视塔 的传输时间即可。本次分析时，将DTMB作为帧结构特征，日帧在00:00:00或固 定时间复位，采用帧头相关计算得出数字电视信号帧发射时间。假设接收机请求 定位时刻（t1）接收地面数字电视信号并与相应模式中的PN序列相关，可得到最 大值，进而确定出信号帧帧头位置（a1）得到接收信号帧的时间s111attT其中sT 表示符号长度（ssTf1，sf为符号率），进而确定出信号帧与电视塔发射时间 为：)1(Tktt0，电视塔与接收机距离为：)t(ctl010，c表示光速，采用GPS得到卫星 坐标、卫星与节后及伪距离后、节后及与电视塔及电视塔坐标后，借助传统求接 收机坐标方程即得出接收机坐标。结合时间校准，本次假设参考时刻电视塔从 GPS获得的真实时间误差为ut，然后将GPS从卫星获得接收机的伪距离表示为：
brctriuii，（crbi）其中，ir表示接收机到卫星的真实距离，i=1,2,3，…第i个卫星。
四、探讨仿真结果 结合相关资料得知，GPS卫星水量超过4颗或大于4颗的开阔区域实施计算 仿真。结合卫星跟踪可以得到某时刻精确坐标，将上空卫星数量确定为6颗，然 后计算卫生到定点的距离，仿真计算时，可以利用随机数方法模拟卫星到定位点 的伪距离，然后再计算GDDP。之后实现电视塔和GPS同步，计算GDDP，并与 卫星GDDP进行比较。从实际数据分析可知，地面数字电视信号定位联合GPS可 改善几何分布，提高了定位精确度，实际应用效果较理想。
五、结束语 本次研究主要对地面数字电视信号与GPS结合系统在复杂情况下的应用 进行分析。在科学技术的带动下，数字电视技术、电视塔和单频网已经取得了新的发展，可以利用地面数字电视信号与GPS结合的方式得到精确定位，不断扩展 覆盖范围，解决GPS应用中存在的问题，充分发挥定位系统的价值。
作者:张必成 单位:国家新闻出版广电总局北京地球站